Geräte und Prüfmethoden für die Spannungsfestigkeit von 10-kV-Hochspannungskabeln

Für mit 10 kV vernetztes Polyethylen (XLPE) isolierte Kabel wird sowohl im In- als auch im Ausland allgemein empfohlen, als wichtigste präventive Prüfausrüstung ein Reihenresonanz-Wechselspannungsprüfsystem mit variabler-Frequenz zu verwenden. Es hat den herkömmlichen DC-Spannungstest weitgehend ersetzt.
Zur Grundausstattung gehören:
Frequenzumwandlungs-Leistungsschrank:
Funktion: Wandelt die 380-V-Industriefrequenzstromversorgung in eine einphasige Stromversorgung mit einstellbarer Frequenz (normalerweise im Bereich von 30 bis 300 Hz) und einstellbarer Spannung um.
Merkmal: Es ist der Steuerkern des gesamten Systems und verfügt über Funktionen wie Spannungserhöhung, Timing und Schutz.
Erregertransformator:
Funktion: Erhöhen Sie die Ausgangsspannung des Netzteils mit variabler-Frequenz, um Energie für den Resonanzkreis bereitzustellen.
Induktoren (einer oder mehrere):
Funktion: Kernkomponente, die mit der Kapazität des Prüfkabels einen Serienresonanzkreis bildet.
Auswahl: Wählen Sie basierend auf der Länge (Kapazität) des Kabels und der Prüfspannung den Kombinationsmodus (seriell oder parallel) der Drossel aus, um die Resonanzbedingungen zu erfüllen.
Kapazitiver Spannungsteiler:
Funktion: Er dient zur präzisen Messung der während der Prüfung am Kabel anliegenden Hochspannung und dient gleichzeitig als Kompensationskondensator des Schwingkreises.
Merkmal: Seine Messgenauigkeit ist viel höher als die, die durch die Umwandlungsmethode unter Verwendung der Niederspannungsseite des Transformators erreicht wird.
Geräte zur Prüfung der AC-Spannungsfestigkeit von Kabeln
Kompensationskondensator (optional):
Funktion: Wenn das Kabel kurz ist und die Kapazität zu klein ist, sodass die Resonanzbedingungen nur schwer eingehalten werden können, kann dieser Kondensator zur Parallelkompensation verwendet werden.
Hochspannungs-Anschlussleitungen und Zubehör:
Einschließlich spezieller Kabel zum Anschluss der Geräte und Kabel sowie Ausgleichskugeln usw.
Warum sollte eine Wechselspannungsfestigkeit anstelle einer Gleichspannungsfestigkeit verwendet werden?
Die Verteilung elektrischer Felder ist unterschiedlich: Bei Gleichspannung verteilt sich die elektrische Feldstärke entsprechend dem Isolationswiderstand; Bei Wechselspannung wird sie entsprechend der Kapazität verteilt. Letzteres entspricht eher den tatsächlichen Betriebsbedingungen des Kabels.
Die Nachteile der DC-Prüfung: Die DC-Spannungsprüfung führt zu einem räumlichen Ladungseffekt in der Isolierung von XLPE-Kabeln, der wahrscheinlich zu irreversiblen Schäden an der Isolierung führt und bestehende Isolationsfehler überdecken kann. Darüber hinaus kann es auch nach Abschluss der Prüfung und Inbetriebnahme des Kabels zu Ausfällen kommen.
Effektive Fehlererkennung: Mit der Prüfung der Wechselspannungsfestigkeit können konzentrierte Fehler in Kabelgarnituren, wie z. B. Luftspalte in Endverschlüssen und Zwischenverbindungen sowie Feuchtigkeitsschäden an der Isolierung, effektiver erkannt werden.
Testmethode (am Beispiel der Reihenresonanzmethode mit variabler Frequenz)
Vorbereitung vor dem Experiment:
Sicherheitsmaßnahmen: Holen Sie eine Arbeitserlaubnis ein, stellen Sie sicher, dass die Kabel stromlos sind, auf Elektrizität geprüft und geerdet sind. Errichten Sie Sicherheitsbarrieren im Testbereich und beauftragen Sie spezielles Personal mit der Überwachung.
Inspektion der Kabelisolierung: Messen Sie zunächst mit einem Ohmmeter (2500 V oder 5000 V) den Hauptisolationswiderstand jeder Phase des Kabels sowie den Isolationswiderstand des Außenmantels und der Innenauskleidung. Stellen Sie sicher, dass sie die Anforderungen erfüllen, bevor Sie den Spannungsfestigkeitstest durchführen.
Verbindung:
Schließen Sie einen Phasenkerndraht des Testkabels an den Hochspannungsausgangsanschluss an und erden Sie den nicht-geprüften Phasenkerndraht, die Metallabschirmschicht (oder Metallhülle) und die Stahlpanzerung miteinander.
Schließen Sie die Messsignalleitungen des Spannungsteilers korrekt an die Steuerbox an.
Stellen Sie sicher, dass alle Erdungskabel sicher und zuverlässig angeschlossen sind.
Testschritte:
Systemanschluss und Inspektion: Stellen Sie sicher, dass alle Geräteanschlüsse korrekt sind, die Erdung zuverlässig ist und der Spannungsregler auf Null steht.
Parametereinstellungen: Stellen Sie am Steuerkasten des Frequenzumwandlungsnetzteils Parameter wie Prüfspannung, Spannungsfestigkeitszeit, Überspannungsschutzwert und Überstromschutzwert ein.
Automatische Abstimmung: Wenn das Gerät aktiviert ist, scannt es automatisch innerhalb eines bestimmten Frequenzbereichs, um den Resonanzpunkt zu finden (zu diesem Zeitpunkt ist der Schleifenstrom am größten, die Spannung am höchsten und der Ausgangsstrom des Netzteils am kleinsten).
Spannungserhöhung: Nach Abschluss der Abstimmung erhöht das Gerät automatisch oder manuell langsam die Spannung auf die Zielprüfspannung. Während des Spannungserhöhungsprozesses muss genau überwacht werden, ob ungewöhnliche Entladungsgeräusche im Hochspannungskreis und an den Kabelanschlüssen auftreten.
Timing: Wenn die Spannung den angegebenen Prüfspannungswert erreicht, starten Sie das Timing und halten Sie diese Spannung für den angegebenen Zeitraum aufrecht.
Blutdrucksenkung und Beurteilung:
Wenn die Druckwiderstandszeit abgelaufen ist, reduzieren Sie die Spannung allmählich und gleichmäßig auf Null und unterbrechen Sie dann die Stromversorgung.
Beurteilung des Testergebnisses: Wenn die Kabelisolierung nicht innerhalb der angegebenen Testspannung und -zeit zusammenbricht und während des Tests keine ungewöhnlichen Entladungen, Brandgerüche usw. auftreten, wird davon ausgegangen, dass der Spannungsfestigkeitstest dieses Phasenkabels qualifiziert ist.
Entladung: Verwenden Sie einen speziellen Entladungsstab, um das getestete Kabel vollständig zu entladen und zu erden.
Phasenwechsel: Wiederholen Sie die oben genannten Schritte und führen Sie nacheinander Tests an den anderen beiden Phasen durch.